ES2367102T5 - Biosensor con un código de barras - Google Patents

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ES2367102T5
ES2367102T5 ES02018986.6T ES02018986T ES2367102T5 ES 2367102 T5 ES2367102 T5 ES 2367102T5 ES 02018986 T ES02018986 T ES 02018986T ES 2367102 T5 ES2367102 T5 ES 2367102T5
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Henning Groll
John T. Austera
Douglas P. Walling
Timothy L. Ranney
James L. Pauley, Jr.
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F Hoffmann La Roche AG
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F Hoffmann La Roche AG
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Description

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DESCRIPCION
Biosensor con un código de barras Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método de formación de un biosensor, más particularmente a un biosensor electroquímico con un dibujo de código en el mismo tal como se define en la reivindicación 1.
Antecedentes y resumen de la invención
Los biosensores electroquímicos son conocidos. Se han utilizado para determinar la concentración de diversos analitos a partir de muestras biológicas, particularmente sangre. Se describen biosensores electroquímicos en las patentes USA N.° 5.413.690; 5.762.770; 5.798.031 y 5.997.817. También es conocido incluir un código en una tira de prueba que identifica el lote de fabricación de la tira (ver
el documento WO 99/22236) o el tipo de tira de prueba (ver el documento WO 00/33072).
El documento WO0033072 divulga biosensores con electrodos que tienen un recubrimiento eléctricamente conductor formado de manera que define electrodos. Un medio constituido por un dibujo de material conductor para identificar el biosensor se encuentra presente en el lado opuesto de los electrodos.
El documento WO 01/25775 A1 divulga un método de fabricación de conjuntos de electrodos para un biosensor, para la ablación a través de una porción de una capa metálica con un laser para formar un patrón de electrodos. La capa metálica está sobre un sustrato aislante.
El documento EP 1 024 358 divulga un método de fabricación de un biosensor con un dibujo de código para calibración. El método incluye proporcionar electrodos serigrafiados, aplicar un reactivo sobre los electrodos, aplicar un código de calibración al biosensor
Se proporciona un método para la formación de un biosensor, de acuerdo con la presente invención, tal como se define en la reivindicación 1 adjunta.
El método de formación de un biosensor (10, 110, 210) comprende las etapas de:
proporcionar un sustrato de soporte (12) recubierto con un material eléctricamente conductor (13) sobre la primera superficie (22) del sustrato de soporte, recortar por ablación el material eléctricamente conductor para formar electrodos (14, 16), que están aislados con respecto al resto del recubrimiento eléctricamente conductor 20 sobre el sustrato por un intersticio, y un dibujo de código discernible ópticamente o eléctricamente (40, 140, 240) que está aislado de los electrodos y del resto del recubrimiento eléctricamente conductor sobre el sustrato por intersticios, y aplicar un reactivo (62) al menos a uno de los electrodos.
Características adicionales de la invención quedarán evidentes para los técnicos en la materia después de tener en cuenta la siguiente descripción detallada de la realización preferente, que es un ejemplo de la mejor forma de llevar a cabo la invención, tal como ésta se percibe actualmente.
Breve descripción de los dibujos
La siguiente descripción detallada hace referencia en especial a las figuras adjuntas, en las que:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un biosensor formado de acuerdo con la presente invención, que muestra el biosensor formado de manera que incluye un dibujo de código constituido sobre el mismo.
La Fig. 2 es una vista de conjunto en perspectiva con las piezas desmontadas del biosensor de la Fig. 1, mostrando el biosensor que incluye un conjunto de electrodos dispuesto en un extremo, un sustrato separador que incluye una escotadura y una tapa formada de manera que se extiende sobre una parte de la escotadura La Fig. 3 es una vista, según la línea de corte 3-3 de la Fig. 1.
La Fig. 4 es una vista, según la línea de corte 4-4 de la Fig. 1.
La Fig. 5 es una vista en planta a mayor escala de un dibujo de código alternativo formado sobre un biosensor, de acuerdo con el método de la presente invención.
La Fig. 6 es una vista en planta a mayor escala de un dibujo de código alternativo formado sobre un biosensor, de acuerdo con el método de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a un método de fabricación de un biosensor que tiene un dibujo de código
específico, tal como se define en la reivindicación adjunta. El dibujo de código está formado a partir del mismo
material eléctricamente conductor y de la misma manera que los electrodos del biosensor, lo que reduce etapas en
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el proceso de fabricación. La ablación por láser se utiliza en la formación del dibujo de código generando simultáneamente la forma del electrodo. El dibujo de código puede leerse óptica o eléctricamente dependiendo de las estructuras formadas sobre el biosensor. Las estructuras podrían mostrar contraste en su reflectividad óptica, su conductividad eléctrica o su resistencia, respectivamente. Las estructuras podrían consistir también en áreas de alta reflectividad rodeadas por áreas de baja reflectividad o viceversa, o áreas de elevada conductividad eléctrica rodeadas por áreas de baja conductividad. Se presentan aspectos de los biosensores producidos por el método de la invención en las Fig. 1-6, varias de las cuales no están dibujadas a escala y en las que los componentes similares de las diferentes vistas se han numerado de la misma manera.
Las Fig. 1-4 ilustran un aspecto de la forma de un biosensor 10 que tiene un sustrato de soporte de electrodos 12, un conductor eléctrico 13 dispuesto sobre el sustrato 12 que está interrumpido para definir los electrodos 14, 16, un sustrato separador 18 dispuesto sobre el sustrato 12 y un sustrato de recubrimiento 20 dispuesto sobre un sustrato separador 18. El biosensor 10 tiene, preferentemente, forma rectangular. Se observará, no obstante, que el biosensor 10 puede adoptar cualquiera de una serie de formas de acuerdo con la presente descripción. El biosensor 10 se produce preferentemente a partir de rollos de material, no obstante, se comprenderá que el biosensor 10 puede fabricarse a partir de láminas individuales de acuerdo con la presente descripción. De este modo, la selección de materiales para la construcción del biosensor 10 requiere la utilización de materiales que sean lo suficientemente flexibles para el procesamiento de los rollos pero que todavía sean lo suficientemente rígidos para proporcionar una rigidez útil al biosensor terminado 10.
Haciendo referencia a la Fig. 4, el sustrato de soporte 12 incluye una primera superficie 22 dirigida hacia el sustrato separador 18 y una segunda superficie 24. Además, tal como se muestra en la Fig. 2, el sustrato 12 tiene un primer y un segundo extremos opuestos 26, 28 y bordes opuestos 30, 32 que se extienden entre los primero y segundo extremos 26, 28. El sustrato 12 tiene forma general rectangular, pero se observará, no obstante, que el soporte puede estar formado en una diversidad de formas y dimensiones de acuerdo con la presente descripción. El sustrato 12 está formado de un polímero flexible y preferentemente a partir de un polímero flexible, y preferentemente a partir de un polímero tal como un poliéster o poliimida, polietilén naftalato (PEN). Un ejemplo no limitativo de un PEN adecuado es KALADEX® que tiene un espesor de 5 milésimas de pulgada (125 |im), que es una película de PEN disponible comercialmente de la firma E.I. DuPont de Nemours, Wilmington, Delaware, que está recubierto con oro por ROWO Coating, Henzbolzhelm, Alemania.
Los electrodos 14, 16 están aislados del conductor 13 sobre la primera superficie 22 del sustrato 12. Entre los ejemplos no limitativos de un conductor eléctrico 13 adecuado se incluyen el aluminio, carbono (tal como grafito), cobalto, cobre, galio, oro, indio, iridio, hierro, plomo, magnesio, mercurio (como una amalgama), níquel, niobio, osmio, paladio, platino, renio, rodio, selenio, silicio (tal como silicio policristalino altamente dopado) plata, tántalo, estaño, titanio, tungsteno, uranio, vanadio, zinc, circonio, mezclas de los mismos y aleaciones, óxidos o compuestos metálicos de estos elementos. Preferentemente, el conductor eléctrico 13 se selecciona entre los materiales siguientes: oro, platino, paladio, iridio o aleaciones de estos metales, dado que tales metales nobles y sus aleaciones no reaccionan en sistemas biológicos. Muy preferentemente, el conductor eléctrico 13 es oro.
Los electrodos 14, 16 están aislados del resto del conductor eléctrico 13 por ablación por láser. Ver Fig. 4. Se conocen técnicas para formar electrodos sobre una superficie utilizando ablación por láser. Ver, por ejemplo, la solicitud de patente USA número 09/411.940 presentada el 4 de octubre de 1999 y titulada “LASER DeFiNED FEATURES FOR PATTERNED LAMINATES AND ELECTRODE” (“Características definidas por láser para laminados conformados y electrodo”) (que ha sido la base del documento WO 01/25775). Los electrodos 14, 16 se crean al retirar el conductor eléctrico 13 de un área que se extiende alrededor de los electrodos para formar un intersticio del sustrato de soporte 12 expuesto. Por lo tanto, los electrodos 14, 16 están aislados del resto del material eléctricamente conductor sobre el sustrato 12 por un intersticio que tiene una anchura de aproximadamente 25 |im hasta aproximadamente 500 |im, preferentemente, el intersticio tiene una anchura de aproximadamente 100 |im hasta aproximadamente 200 |im. Se apreciará que si bien la ablación por láser es el método preferente para la formación de los electrodos 14, 16 dada su precisión y sensibilidad, no son parte de la invención otras técnicas tales como el laminado, la serigrafía o la fotolitografía.
Tal como se muestra en la Fig. 2, los electrodos 14, 16 cooperan entre sí definiendo un conjunto de electrodos 36. Además, cada uno de los electrodos 14, 16 incluye un contacto 34 y un conductor 38 que se extiende entre el contacto 34 y el conjunto 36. Se observará que los conductores 38 que se extienden desde el conjunto pueden estar formados de manera que tengan muchas longitudes y que se extiendan a una diversidad de lugares del sustrato de soporte de electrodos 12. Se observará que la configuración del conjunto de electrodos, el número de electrodos así como la separación entre los electrodos pueden variar de acuerdo con la divulgación y que se puede formar más de un conjunto, tal como observarán los técnicos en la materia.
Haciendo referencia nuevamente a las Fig. 2 y 3, se ha formado un rebaje 35 desde el conductor eléctrico 13 por ablación por láser, utilizando las técnicas que se han descrito en lo anterior. Se crea un rebaje al retirar el conductor eléctrico 13 para exponer la primera superficie 22 del sustrato de soporte 12 adyacente al primer extremo 26. Se observará que una parte de la primera superficie 22 puede retirarse también para formar el rebaje 35 de acuerdo con la divulgación.
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Además, tal como se muestra en las Fig. 1, 2, y 4, el dibujo de código 40 discernible está formado a partir del conductor eléctrico 13 por ablación por láser utilizando las técnicas tal como se ha descrito en lo anterior con referencia a los electrodos 14, 16. De manera específica, el dibujo de código 40 se crea retirando el conductor eléctrico 13 según un dibujo predefinido para exponer la primera superficie 22 del sustrato de soporte 12. Si bien el dibujo 40 se muestra ilustrativamente como un dibujo de código de barras, se observará que el dibujo 40 puede adoptar cualquier número de formas y dibujos de los que se muestran ejemplos no limitativos en las Fig. 5 y 6.
También se observará que el dibujo 40 puede proporcionarse de legible por humanos, legible de forma óptica o legible de forma eléctrica de acuerdo con la materia de la invención. Las estructuras podrían mostrar un contraste en su reflectividad óptica, su conductividad eléctrica o su resistividad, respectivamente. Para contribuir al contraste de la conductividad eléctrica del dibujo de código 40, el conductor eléctrico 13 de dicho dibujo 40 puede estar recubierto con un segundo material conductor (no mostrado) que es distinto del conductor eléctrico 13. Se incluyen entre los ejemplos no limitativos del segundo material conductor, el carbono y la plata. No obstante, se apreciará que se puede recubrir una amplia variedad de materiales sobre el conductor eléctrico 13 para cambiar las características eléctricas del dibujo de código 40.
También se observará que los electrodos 14, 16 podrían formarse a partir de capas de materiales eléctricamente conductores que tienen diferentes colores, reflectividad, conductancia, etc. De este modo, el dibujo de código puede formase eliminando una parte de las capas conductoras eléctricas, dejando áreas de alta reflectividad rodeadas por áreas de baja reflectividad, o viceversa, áreas de alta conductividad eléctrica rodeadas por áreas de baja conductividad, o viceversa. Además, se observará que el dibujo de código puede ser una combinación de cualquiera de las formas legibles explicadas anteriormente.
Tal como se ha muestra en la Fig. 4, el dibujo de código 40 está aislado del resto del material eléctricamente conductor 13 sobre el sustrato 12 por los intersticios 42. Los intersticios 42 pueden tener una amplia variedad de anchuras, de acuerdo con la materia de la invención, dependiendo del uso específico del dibujo de código 40. Ejemplos no limitativos de anchuras de los intersticios incluyen desde, aproximadamente, 1 |im hasta aproximadamente 1000 |im. Se observará que la ablación por láser es el método de formación del dibujo de código 40, dada su precisión y sensibilidad. No son parte de la invención otras técnicas, tales como la laminación, la serigrafía o la fotolitografía.
El fabricante del biosensor 10 puede mantener una base de datos central conteniendo un conjunto de dibujos de código, cada uno de los cuales identifica de manera única un biosensor individual o un lote de biosensores. También se puede asociar con cada dibujo de código un conjunto de datos de calibrado para el biosensor 10. Se observará que los dibujos de código pueden asociarse con cualquier número de conjuntos de identificación o de datos.
El sustrato separador 18 del biosensor 10 incluye una superficie superior 44 y una superficie inferior 46 dirigida al sustrato 12. Además, el sustrato separador 18 incluye primeros y segundos extremos 48, 50 opuestos. El primer extremo 48 incluye una escotadura 52 que está definida por un borde 54. El borde incluye, de manera ilustrativa, tres lados generalmente lineales. Se observará que la escotadura puede adoptar una diversidad de formas y dimensiones de acuerdo con la divulgación. Cuando se efectúa el montaje del biosensor 10, el borde 54 se extiende alrededor de al menos una parte del conjunto 36, de manera que el conjunto 36 se encuentra, al menos parcialmente, expuesto en la escotadura 52.
El sustrato separador 18 está formado por un polímero flexible y, preferentemente, a partir de un polímero flexible y, preferentemente, a partir de un polímero tal como un poliéster de tereftalato de polietileno (PET) con recubrimiento adhesivo. Un ejemplo no limitativo de un PET adecuado es una película de PET blanca con un grosor de 3 mil (75 |im), de la que ambas caras están recubiertas por un adhesivo sensible a la presión (Product # ARcare 8877) comercialmente disponible de Adhesives Research, Inc. Glen Rock, Pensilvania. Se observará que el sustrato separador 18 puede construirse de una diversidad de materiales y que puede estar acoplado al sustrato 12 y al sustrato de recubrimiento 20, utilizando una amplia diversidad de adhesivos disponibles comercialmente, o por soldadura (calor o ultrasonido) cuando están expuestas y no cubiertas por el conductor eléctrico 13, partes grandes de la superficie 22 del sustrato de soporte de electrodos 12.
El sustrato de recubrimiento 20 está acoplado a la superficie superior 44 del sustrato separador 18. Ver Fig. 3. El sustrato de recubrimiento 20 incluye unos primer y segundo extremos opuestos 56, 58. El sustrato de recubrimiento 20 está acoplado al sustrato separador 18, de manera que el primer extremo 56 está separado del extremo 48 del sustrato separador 18, y el segundo extremo 58 está separador del extremo 50 del sustrato separador 18. Cuando se monta el biosensor 10, el sustrato de recubrimiento 20 coopera con el soporte separador 20 y el soporte de electrodos 12 para definir un canal capilar 60.
El sustrato de recubrimiento 20 tiene forma general rectangular; se observará, no obstante, que el sustrato de recubrimiento puede estar formado en una diversidad de formas y dimensiones de acuerdo con la presente divulgación. El sustrato de recubrimiento 20 está formado a partir de un polímero flexible y, preferentemente, un polímero tal como poliéster. Un ejemplo no limitativo de un polímero adecuado es una película de poliéster hidrófila
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3M con un grosor de 3,9 mil (99 |im) (Producto 3M #9971), disponible comercialmente de 3M Healthcare, St. Paul, MN.
Haciendo referencia a continuación a las Fig. 1 y 3, el canal capilar 60 tiene forma general lineal y está definido por el sustrato de recubrimiento 20, el sustrato de soporte de electrodos 12 y el borde 54 del sustrato separador 18. Cuando se monta el biosensor 10, el canal 60 se extiende a través del conjunto de electrodos 36. El sustrato de recubrimiento 20 no se extiende a través de la totalidad de la escotadura 52, por lo tanto, una parte de la escotadura sirve como salida de aire de acuerdo con la presente divulgación.
Un reactivo electroquímico 62 está dispuesto sobre el conjunto 36. El reactivo 62 proporciona sondas electroquímicas para analitos específicos. El término analito, como se usa en el presente documento, se refiere a la molécula o compuesto a determinar cuantitativamente. Se incluye entre los ejemplos no limitativos de analitos, los carbohidratos, proteínas tales como hormonas y otras proteínas de secreción, enzimas y proteínas de la superficie de las células; glicoproteínas, péptidos, moléculas pequeñas, polisacáridos, anticuerpos (incluyendo un Ab (anticuerpo) monoclonal o policlonal); ácidos nucleicos, medicamentos, toxinas, virus de partículas de virus; partes de una pared de células y otros epítopos de procesamiento de compuestos. El analito de interés es, preferentemente, glucosa.
La elección del reactivo específico 62 depende del analito o analitos específicos a medir, y son bien conocidos por los técnicos en la materia. Un ejemplo de un reactivo que puede utilizarse en un biosensor 10 formado con el método de la presente invención es un reactivo para medir glucosa de una muestra de sangre entera. Un ejemplo no limitativo de un reactivo para la medición de glucosa en una muestra de sangre humana contiene 62,2 mg óxido de polietileno (peso molecular promedio de 100-900 kilo Daltons), 3,3 mg de NATROSOL 244M, 41,5 mg de AVICEL RC-591 F, 89,4 mg de fosfato potásico monobásico, 157,9 mg de fosfato potásico dibásico, 437,3 mg de ferricianuro potásico, 46,0 mg de succinato sódico, 148,0 mg de trealosa, 2,6 mg de tensioactivo TRITON X-100 y de 2.000 a 9.000 unidades de actividad de enzima por gramo de reactivo. La enzima se prepara como una solución de enzima a partir de 12,5 mg de coenzima PQQ y 1,21 millones de unidades de la apoenzima de quinoproteína glucosa deshidrogenasa. Este reactivo se describe adicionalmente en la patente USA N.° 5.997.817.
Ejemplos no limitativos de enzima y mediadores que pueden utilizarse en la medición de analitos particulares en el biosensor 10 están indicados en la siguiente tabla 1.
TABLA 1
Analito
Enzimas Mediador (Forma Oxidada) Mediador Adicional
Glucosa
Glucosa deshidrogenasa y diaforasa Ferricianuro
Glucosa
Glucosa deshidrogenasa (quinoproteína) Ferricianuro
Colesterol
Colesterol esterasa y colesterol oxidasa Ferricianuro 2,6-dimetil-1,4- benzoquinona 2,5- dicloro-1,4 benzoquinona o etosulfato de fenazina
Colesterol HDL
Colesterol esterasa y colesterol oxidasa Ferricianuro 2,6-dimetil-1,4- benzoquinona 2,5- dicloro-1,4 benzoquinona o etosulfato de fenazina
Triglicéridos
Lipoproteína lipasa, Glicerol Ferricianuro o etosulfato de Metosulfato de
quinasa y glicerol-3- fosfato oxidasa fenazina fenazina
Lactato
Lactato oxidasa Ferricianuro 2,6-dicloro-1,4 benzoquinona
Lactato
Lactato deshidrogenasa y diaforasa Ferricianuro, etosulfato de fenazina o metosulfato de fenazina
Lactato deshidrogenasa
Diaforasa Ferricianuro Etosulfato de fenazina o metosulfalo de fenazina
Piruvato
Piruvato oxidasa Ferricianuro
Alcohol
Alcohol oxidasa Fenilendiamina
Bilirrubina
Bilirrubina oxidasa Metosulfato de 1- metoxifenazina
Ácido Úrico
Uricasa Ferricianuro
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En algunos de los ejemplos mostrados en la tabla 1, se ha utilizado al menos una enzima adicional como catalizador de reacción. Asimismo, algunos de los ejemplos mostrados en la tabla 1 pueden utilizar un mediador adicional que facilita la transferencia de electrones a la forma oxidada del mediador. El mediador adicional puede proporcionarse al reactor en una cantidad menor que la forma oxidada del mediador. Si bien se han descrito los anteriores ensayos, se prevé que la corriente, carga, impedancia, conductancia, potencial u otra propiedad indicada electroquímicamente de la muestra podría estar correlacionada de manera precisa con la concentración del analito de la muestra con el biosensor 10, de acuerdo con la presente divulgación.
Una pluralidad de biosensores 10 están envasados de manera típica en un vial, usualmente con un tapón formado para cerrar el vial de forma estanca. Se observará, no obstante, que los biosensores 10 pueden envasarse individualmente o que los biosensores pueden plegarse unos sobre otros, arrollados en una bobina, apilados en un casete o envasados en un paquete “blíster”.
El biosensor 10 se utiliza conjuntamente con lo siguiente:
1. una fuente de potencia en conexión eléctrica con los contactos 34 y capaz de suministrar una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos 14, 16 suficiente para provocar electro-oxidación limitada en difusión de la forma reducida del mediador en la superficie del electrodo de trabajo; y
2. un medidor en conexión eléctrica con los contactos 34 y capaz de medir la corriente limitada en cuanto a difusión producida por oxidación de la forma reducida del mediador cuando se aplica la diferencia de potencial eléctrico antes indicada.
El medidor está dotado de un lector de dibujo que es capaz de leer el dibujo de código 40 dentro de una memoria del medidor. El lector puede ser un lector eléctrico u óptico. El lector está formado para leer el dibujo de código 40 cuando el biosensor 10 está insertado en el medidor. No obstante, cuando el dibujo de código se encuentra en forma legible por humanos, se observa que el medidor puede incluir un interfaz que permite que el usuario pueda introducir la información del dibujo de código de forma manual. Existen muchas formas de leer ópticamente el dibujo de código 40, tal como escáneres láser, barritas tipo lápiz y escáneres de dispositivo de acoplamiento por carga (CCD, forma siglada de charge-couple-device). Un ejemplo no limitativo de lector óptico adecuado incluye un diodo o diodos emisor/es de luz (LED, forma siglada de light emitting diode), una lente y un fotodiodo. Se observará que el lector puede ser un componente interno independiente del medidor.
El medidor puede estar constituido, además, para que transfiera el dibujo de código desde el medidor a una unidad de memoria en la que se almacena. Se observará que la unidad de memoria puede estar formada para almacenar información con respecto a las cuestiones específicas del dibujo de código y así como información del paciente, incluyendo lecturas de medidor anteriores. El medidor normalmente estará adaptado para aplicar un algoritmo a la medición de corriente, de manera que se proporcione y se muestra visualmente una concentración de analito. Mejoras en dicha fuente de potencia, medidor y sistema biosensor son la materia objeto de las patentes del mismo solicitante U.S. Pat. N.° 4.963.814, concedida el 16 de octubre de 1990; U.S. Pat. N.° 4.999.632, concedida el 12 de marzo de 1991; U.S. Pat. N.° 4.999.582, concedida el 12 de marzo de 1991; U.S. Pat. N.° 5.243.516, concedida el 7 de septiembre de 1993; U.S. Pat. N.° 5.352.351, concedida el 4 de octubre de 1994; U.S. Pat. N.°. 5.366.609, concedida el 22 de noviembre de 1994; White et al., U.S. Pat. N.° 5.405.511, concedida el 11 de abril de 1995 y White et al., U.S. Pat. N.° 5.438.271, concedida el 1 de agosto de 1995.
Se pueden analizar muchas muestras de fluidos. Por ejemplo, se pueden medir fluidos corporales humanos, tales como sangre entera, plasma, sueros, linfa, bilis, orina, semen, líquido cefalorraquídeo, fluido espinal, fluido lacrimal y muestras de excrementos, así como otros fluidos biológicos fácilmente evidentes para un técnico en la materia. También se pueden ensayar preparaciones fluidas de tejidos junto con alimentos, productos de fermentación y sustancias ambientales que potencialmente contienen contaminantes ambientales. Preferentemente, se ensaya sangre entera.
Para fabricar el biosensor 10, se alimenta un rollo de material de soporte de electrodo metalizado a través de rodillos de guía a una estación de ablación/lavado y secado. Los técnicos ordinarios en la materia conocen un sistema láser capaz de ablacionar el soporte 12. Los ejemplos no limitativos de los mismos incluyen láseres excimer con el dibujo de ablación controlado por espejos, lentes y máscaras. Un ejemplo no limitativo de dicho sistema adaptado al cliente es el LPX-300 o LPX-200, ambos disponibles comercialmente de LPKF Laser Electronic GmbH, de Garbsen, Alemania.
En la estación de ablación por láser, la capa metálica de la película metalizada es sometida a ablación, según un dibujo predeterminado, para formar una tira de conjuntos de electrodos aislados sobre el material de soporte de electrodos, dibujos de código y un rebaje en la película adyacente a cada conjunto de electrodos. Para la ablación de los electrodos 14, 16, la escotadura 35 y los dibujos de código 40 en el conductor 13 de oro con un grosor de 50 nm se aplica una energía de 90 mJ/cm2 No obstante, se observa que la cantidad de energía requerida puede variar de un material a otro, de un metal a otro o de un grosor a otro. La cinta se hace pasar a continuación por
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otros rodillos de guía con un bucle tensor y a través de un sistema de inspección óptica en el que se puede realizar inspección eléctrica y óptica. El sistema se utiliza para control de calidad a efectos de comprobar los defectos.
Después de salir de la estación de ablación por láser, la película metalizada se alimenta a una estación de dispensación de reactivos. Los reactivos que se han combinados se alimentan en una estación de dispensación, en la que se aplica en forma líquida al centro del respectivo conjunto 34. Las técnicas de aplicación de reactivos son bien conocidas por los técnicos de la materia, tal como se describe en la patente USA N.° 5.762.770. Se observará que se pueden aplicar reactivos al conjunto 34 en forma líquida u otra, y se pueden secar o semisecar sobre el conjunto 34 de acuerdo con la presente divulgación.
En un proceso separado, una película sensible a la presión, de doble cara, con recubrimientos dobles de protección, se alimenta a una unidad de punzonado de la ventana en la que se forman escotaduras. La película se alimenta a continuación a la estación de laminación y de corte por tangencia ("kiss-cutting"). Al mismo tiempo, se alimenta un material de sustrato de recubrimiento sobre un rodillo de guía en la estación de laminación y corte por tangencia, en la que el revestimiento de protección se retira de la superficie superior 44 y se enrolla formando un rollo. La superficie superior 33 del material del sustrato separador se aplica al material del sustrato de recubrimiento. A continuación, la película se corta por tangencia y una parte del material del sustrato de recubrimiento se retira, dejando el material del sustrato de recubrimiento acoplado al material del sustrato separador, extendiéndose sobre una parte de la escotadura.
El subconjunto de material de recubrimiento/sustrato separador se alimenta a una estación de laminación y corte/envasado del sensor. El material del sustrato de soporte de electrodos recubierto de reactivo se alimenta desde la estación de dispensación en la estación de laminado y corte/envasado del sensor. El recubrimiento de protección restante se retira del sustrato separador y el sustrato separador se coloca sobre el material del sustrato de soporte de electrodos, de manera que al menos una parte del conjunto de electrodos 36 se alinea con la escotadura 52. A continuación, el material ensamblado resultante se corta para formar biosensores individuales 10, que se clasifican y envasan en viales, cada uno de ellos cerrado con un tapón para proporcionar tiras de biosensor envasadas.
En uso, el medidor se pone en marcha y el biosensor se inserta en el medidor. Se observará que el usuario puede conectar el medidor o se puede ser conectar automáticamente después de la inserción del biosensor. El LED emite una luz dirigida a través de una lente hacia el dibujo de código del biosensor. El dibujo del código refleja la luz a través de la lente y hacia el fotodiodo. El fotodiodo mide la intensidad de la luz que se refleja nuevamente desde el dibujo de código y genera una forma de onda de voltaje correspondiente. Un decodificador descifra esta forma de onda y la traduce en una lectura del dibujo de código. Se observará que pueden utilizarse muchos lectores ópticos disponibles comercialmente. El lector óptico puede ser un lector adaptado al cliente.
En uso, un usuario del biosensor 10 coloca un dedo que tiene una incisión para la recolección de sangre contra el rebaje 35, en la escotadura 52. La capilaridad aspira la muestra de sangre líquida que fluye desde la incisión a través del canal capilar 60 a través del reactivo 62 y el conjunto 34. La muestra de sangre líquida se disuelve en el reactivo 62 y establece contacto con el conjunto 34, en el que tiene lugar la reacción electroquímica.
En uso, por ejemplo, después de terminar la reacción, una fuente de potencia (por ejemplo, una batería) aplica una diferencia de potencial entre los electrodos 14, 16, respectivamente. Cuando se aplica la diferencia de potencial, la cantidad de forma oxidada del mediador en el electrodo de referencia y la diferencia de potencial deben ser suficientes para provocar una electro-oxidación limitada en la difusión de la forma reducida del mediador en la superficie del electrodo de trabajo. Un medidor para la medición corriente (no mostrado) mide la corriente limitada en difusión, generada por la oxidación de la forma reducida del mediador en la superficie del electrodo de trabajo.
La corriente medida puede correlacionarse con exactitud con la concentración del analito en la muestra cuando se satisfacen las siguientes exigencias:
1. La proporción de oxidación de la forma reducida del mediador es controlada por la velocidad de difusión de la
forma reducida del mediador a la superficie del electrodo de trabajo.
2. La corriente producida está limitada por la oxidación de la forma reducida del mediador en la superficie del
electrodo de trabajo.
Los procesos y productos descritos en lo anterior incluyen un biosensor 10 de un solo uso, especialmente para uso en dispositivos de diagnóstico. No obstante, también se incluyen sensores electroquímicos para usos que no son de diagnóstico, tales como la medición de un analito en cualquier muestra biológica, ambiental u otra. Tal como se ha analizado anteriormente, el biosensor 10 puede fabricarse en una diversidad de formas y dimensiones, y puede utilizarse para llevar a cabo una diversidad de ensayos, incluyéndose entre los ejemplos limitativos de los mismos, corriente, carga, impedancia, conductancia, potencial u otras características electroquímicas indicadoras de la muestra aplicada al biosensor.
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El biosensor 110 se ilustra en la Fig. 5. El biosensor 110 se forma de manera similar al biosensor 10 excepto en que el biosensor 110 incluye un dibujo de código 140. El dibujo de código 140 incluye nueve zonas aisladas 160. Se observará que el número de zonas puede ser mayor o menor que nueve de acuerdo con la presente divulgación. Cada una de las zonas 160 está separada con respecto al conductor eléctrico circundante por un intersticio 170.
El dibujo de código 140 se utiliza una vez que el biosensor 110 está acoplado a un panel de circuito medidor (no mostrado) que incluye un conector. De manera general, el conector incluirá dos contactos por cada posible localización de zona sobre el biosensor 110. El dibujo de código 140 producido por el método de la presente invención posibilita que el medidor compruebe la continuidad en cada localización de zona 160 o determine que una zona no existe en una localización predeterminada. Si está presente una zona 160, el medidor reconocerá la presencia de una zona 160 mediante una comprobación de continuidad. Un técnico en la materia conocerá métodos adecuados para llevar a cabo una comprobación de continuidad.
El dibujo de código 140 está formado a partir del conductor eléctrico por ablación por láser utilizando las técnicas que se han descrito en lo anterior con referencia a los electrodos 14, 16, mostrados por ejemplo en la Fig. 1. De manera específica, retirando el conductor eléctrico en un dibujo predefinido para exponer la primera superficie del sustrato de soporte 12 se crea el dibujo de código 140. El dibujo de código 140 puede recubrirse también con un segundo conductor eléctrico (no mostrado) para modificar la resistividad eléctrica del dibujo 140. Si bien el dibujo 140 incluye de forma ilustrativa nueve zonas de forma general cuadrada separadas entre sí, se observará que el dibujo 140 puede adoptar cualquier número de formas y dibujos, de acuerdo con la presente divulgación. Además, se observará que el dibujo 140 puede leerse de forma óptica o eléctrica de acuerdo con la presente divulgación.
En uso, cuando el usuario inserta el biosensor 110 en el medidor (no mostrado), el biosensor 110 hace contacto con el conector y los componentes electrónicos del medidor investigan el número de zonas 160 que muestran continuidad. Se puede almacenar información del conjunto predeterminada producida por el método en una unidad de memoria del medidor. Se observará que la unidad de memoria puede almacenar también una diversidad de informaciones del paciente, incluyendo lecturas de medidor anteriores. Esta unidad de memoria está formada con componentes de memoria, de los que un ejemplo no limitativo se conoce como RAM, que es bien conocida en la técnica anterior. Los resultados de la consulta de continuidad pueden utilizarse para disponer la información de código apropiada en el medidor, lo que posibilita que el medidor elimine la variación de la química o de reactivos.
En la Fig. 6 se ha mostrado un biosensor 210 producido por el método de la invención. El biosensor 210 está formado de manera similar al biosensor 10 excepto en que el biosensor 210 incluye un dibujo de código 240. El dibujo de código 240 incluye nueve zonas 260 que están en comunicación entre sí. Se observará que el número de zonas puede variar de acuerdo con la divulgación. Cada zona 260 está separada del conductor eléctrico circundante por intersticios 270.
El dibujo de código 240 está formado a partir del conductor eléctrico por ablación por láser, usando las técnicas que se han descrito en lo anterior con referencia a los electrodos 14, 16 mostrados, por ejemplo, en la Fig. 1. De manera específica, retirando el conductor eléctrico en un dibujo predefinido para exponer la primera superficie del sustrato de soporte 12, se crea el dibujo de código 240. El dibujo de código 240 puede recubrirse también con un segundo conductor eléctrico (no mostrado), para modificar la resistividad eléctrica del dibujo 240.
Si bien el dibujo 240 incluye de manera ilustrativa nueve zonas de forma general cuadrada interconectadas, se observará que el dibujo 240 puede adoptar cualquier número de formas y dibujos, de acuerdo con la presente divulgación, lo que proporcionaría diversos niveles de resistencia. Estos diferentes niveles de resistencia pueden correlacionarse con un conjunto de reactivos. Por ejemplo, el dibujo 240 puede variarse al desconectar los enlaces internos entre las zonas 260. Esta desconexión puede realizarse, por ejemplo, mediante un láser. Cambiando el número de zonas interconectadas la resistencia de las zonas 260 interconectadas restantes será diferente. Además, se observará que el dibujo 240 puede leerse ópticamente o eléctricamente de acuerdo con la presente divulgación.
En uso, cuando el usuario inserta el biosensor 210 en el medidor (no mostrado), el biosensor 210 hace contacto con el conector y los componentes electrónicos del medidor investigan cuántas zonas 260 muestran continuidad. La información relativa a esta continuidad es similar a la previamente descrita con referencia al biosensor 110.
Además, el biosensor 210 hará contacto con los componentes electrónicos del medidor, los cuales determinarán la resistencia entre las zonas interconectadas. De esta manera, en realizaciones preferentes, el medidor determinará qué zonas existen en el biosensor 210 y la resistencia de las zonas 260 interconectadas. La información puede almacenarse en el medidor, tal como se ha descrito anteriormente con referencia a los biosensores 10 y 110.

Claims (1)

  1. 10
    15
    REIVINDICACIONES
    1. Un método de formación de un biosensor (10, 110, 210), comprendiendo el método las etapas de:
    proporcionar un sustrato de soporte (12) recubierto con un material eléctricamente conductor (13) sobre la
    primera superficie (22) del sustrato de soporte,
    la ablación por laser del material eléctricamente conductor para formar
    - electrodos (14, 16) que están aislados del resto del recubrimiento eléctricamente conductor sobre el sustrato por un intersticio, y
    - un dibujo de código (40, 140, 240) discernible óptica o eléctricamente que está aislado con respecto a los electrodos y el resto del recubrimiento eléctricamente conductor sobre el sustrato por intersticios (42),
    en el que existe suficiente contraste entre el recubrimiento eléctricamente conductor y el sustrato, de forma que el dibujo de código sea discernible, y en el que dicha ablación por laser se utiliza en la formación del dibujo de código mientras se generan los electrodos, y aplicar un reactivo (62) a al menos uno de los electrodos.
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